[发明专利]一种中低坍落度混凝土专用磷酸基保坍剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中低坍落度混凝土专用磷酸基保坍剂及其制备方法。本发明所述磷酸基保坍剂的制备方法包括：反应瓶中加入聚醚单体a、多胺类单体b和甲醛，混合均匀，在80~150℃下反应2~6h，制得聚合物A；将聚合物A温度降低至室温，加入亚磷酸、甲醛和催化剂c混合均匀，升温至100~120℃，随后保温反应6~18h，制得所述磷酸基保坍剂。本发明所述磷酸基保坍剂可专用作中低坍落度混凝土保坍剂，掺量敏感度低、混凝土坍落度波动小、混凝土和易性好，适用于核电工程、水电工程以及部分高端商混市场；制备过程采用一锅法，简单高效，可以在同一个反应釜中连续化生产，效率高，时间短，无废料产出，易于实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及建筑材料中混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种磷酸基聚合物作为中低坍落度混凝土专用保坍剂及其制备方法。

背景技术

混凝土外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质，可以调控混凝土的流变性能、改善力学性能和提高耐久性，为大型工程的质量提供了有力保障，因此它的广泛应用被誉为是继钢筋混凝土、预应力混凝土之后的混凝土技术的第3次重大突破。聚羧酸是目前研究和应用最为广泛的一种混凝土外加剂，具有掺量低、减水率高、保坍性好、分子结构可调性强、生产工艺绿色环保等优点，成为目前最主流的外加剂产品。

进入21世纪，我国基础设施建设已经进入高速发展阶段，各种大型高端工程层出不穷。这些工程对混凝土性能也提出了各种严苛的要求。如核电工程、水电工程以及部分高端商品混凝土需要坍落度在80～180mm之间的中低坍落度配制泵送混凝土。这是因为，中低坍落度混凝土相比大流动度混凝土具有其明显的性能优势。主要体现在：(1)较好的抗振捣性能，在新拌混凝土受到强烈振捣后，不易出现泌水、分层、浮浆现象，能够很好保持混凝土的均一性；(2)低胶凝材料用量下，具有较好的包裹性与和易性；(3)由于坍落度小，混凝土用水量降低，强度保证率更高，混凝土干缩小，抗开裂性增强。

目前大量工程实践表明，聚羧酸外加剂虽然在高坍落度混凝土的配制上具有优异的表现，但在中低坍落度混凝土的配制上却力有不逮。这主要是因为：(1)由聚羧酸配制的中低坍落度混凝土，用水量较少，混凝土中自由水量低，导致混凝土对用水量敏感，坍落度波动较大；(2)由于中低坍落度混凝土对自由水较敏感，导致水泥水化引起的自由水减少后，表现为严重坍落度损失；(3)聚羧酸虽然具有较好的保坍作用，但使用不当易出现坍落度反增大，甚至出现超过坍落度控制范围。

针对聚羧酸外加剂的这些缺点，最近一些学者提出了基于磷酸基聚合物的新型外加剂，相关研究已经证明，磷酸基聚合物在中低坍落度混凝土的配制上具有良好的前景。如专利CN 107337788A和CN 108033978A利用多元醇或者聚醚多元醇亚磷酸化的方法合成了多元磷酸基聚合物外加剂，可初步实现中低坍落度混凝土的平稳保坍。这些专利方法还具有成本低廉、工艺简单的优点，但其产品在实际工程应用中却效果不显著，未能实现大规模推广利用。

综上所述，开发一种高性能的中低坍落度混凝土专用保坍剂，对于推进外加剂技术进步和保障大型工程的顺利施工具有重大意义。

发明内容

本发明针对现有聚羧酸系保坍剂产品在中低坍落度混凝土配制中表现出对掺量敏感性大、坍落度波动大、易出现坍落度反增长等问题，设计合成出一种磷酸基聚合物，该聚合物可作为中低坍落度混凝土专用保坍剂，且相关生产工艺简单，成本低，在工程应用中性能突出，市场前景光明。

本发明研究者经实践发现，本发明所述的磷酸基聚合物可在水泥颗粒表面形成长效稳定吸附机制，从而实现中低坍落度混凝土长时间平稳保坍。

本发明提供了一种中低坍落度混凝土专用磷酸基保坍剂，所述磷酸基保坍剂由聚醚单体、多胺类单体和甲醛制得的聚合物中加入亚磷酸、甲醛和催化剂制得，所述磷酸基保坍剂的重均分子量M_w＝2000～15000，分子量过大，在水泥颗粒表面吸附能力过强，导致初期坍落度过大，后期无法形成稳定吸附，分子量过小，吸附能力过弱，无法作为混凝土保坍剂使用。